Ciencia: un extraño evento subterráneo desconcierta a los científicos que investigan la materia oscura
Un experimento detectó una señal inusual a pocos kilómetros bajo tierra. Si bien podría ser una pista sobre la materia oscura, todavía no hay certezas.
La materia oscura representa cerca del 85% de la masa del universo
La materia oscura no emite luz ni puede observarse como una estrella, un planeta o una galaxia
Los investigadores creen que existe porque su gravedad afecta a las galaxias y a otros objetos del universo
Un experimento instalado a casi 1,6 kilómetros bajo tierra, en Dakota del Sur, Estados Unidos, detectó una señal inusual que los científicos todavía no logran explicar. El registro apareció durante una investigación destinada a encontrar materia oscura, una sustancia invisible que se cree que representa gran parte del universo.
El hallazgo fue presentado el 1 de septiembre en una conferencia científica en Japón, aunque los investigadores advirtieron que todavía no puede considerarse un descubrimiento.
La señal apareció en una región del detector en la que los investigadores esperan encontrar indicios de materia oscura. Sin embargo, el equipo fue especialmente cuidadoso al comunicar el resultado: se trata de un único evento y todavía está bajo análisis.
Qué es la materia oscura y por qué la buscan
La materia oscura sigue siendo uno de los grandes enigmas de la física. Los científicos estiman que representa aproximadamente el 85% de la masa del universo, aunque nunca pudieron observarla directamente. Su existencia se deduce por el efecto de su gravedad, que interviene en la forma en que se mantienen las galaxias y en cómo se distribuye la materia a gran escala.
El problema radica en que no emite luz ni puede observarse como una estrella, un planeta o una galaxia. Los científicos intentan encontrarla de otra manera, buscando pequeñas señales que podría producir al entrar en contacto con la materia que sí conocemos.
Una de las posibilidades es que la materia oscura esté formada por partículas extremadamente pequeñas. Según algunas teorías, esas partículas atraviesan constantemente el espacio e incluso podrían atravesar la Tierra sin que nos demos cuenta. En casos muy poco frecuentes, podrían chocar contra un átomo y producir un pequeño destello. Eso es lo que intenta detectar LZ.
Qué detectó el experimento LUX-ZEPLIN
El detector LZ está instalado en el Sanford Underground Research Facility (SURF), un enorme laboratorio ubicado bajo tierra. Como parte de su funcionamiento utiliza toneladas de xenón líquido ultrapuro para intentar encontrar una señal producida por una partícula de materia oscura.
La búsqueda apunta, entre otros candidatos, a las llamadas partículas WIMP, consideradas posibles componentes de la materia oscura. Según algunas teorías, estos objetos podrían atravesar la Tierra y, en ocasiones extremadamente poco frecuentes, chocar contra el núcleo de un átomo. Esa colisión produciría un pequeño destello que los instrumentos podrían registrar.
La enorme profundidad del laboratorio cumple una función clave: la roca que lo rodea ayuda a bloquear las partículas provenientes del espacio y, en consecuencia, reduce la cantidad de señales que podrían confundirse con una posible detección.
Durante más de 200 días de observaciones, los científicos encontraron una señal que llamó especialmente su atención. Se produjo en el interior del detector, lejos de las zonas donde suelen aparecer algunos errores, y los instrumentos funcionaban normalmente en ese momento. La señal correspondió a una energía de 248 kiloelectronvoltios (keV).
La señal que resistió los controles
Antes de considerar que podía tratarse de algo relacionado con la materia oscura, los investigadores tuvieron que analizar otras posibilidades, como que su origen haya sido por materiales radiactivos presentes en el detector, los neutrones generados por los propios componentes del aparato o los neutrinos provenientes de la atmósfera.
También se estudió un fenómeno conocido como MSSI, capaz de generar una señal que puede parecerse a la producida por el retroceso de un núcleo atómico, aunque tenga otro origen.
El evento fue registrado el 16 de junio de 2023 a las 21:22:39 UTC. Además, apareció en una zona central del detector, lejos de los bordes, donde suelen concentrarse algunas señales erróneas. Los parámetros del instrumento eran normales en el momento de la detección.
El equipo revisó esas posibilidades y realizó distintas pruebas para determinar si la señal podía explicarse por alguna de ellas. Incluso utilizaron un método que consiste en agregar señales falsas al análisis sin que los investigadores sepan cuáles son. De esa manera, buscan evitar que las expectativas influyan en los resultados.
Después de completar todos los controles, quedó un único evento que no pudieron relacionar con ninguna fuente conocida.
“No afirmamos haber visto materia oscura”
La noticia generó interés entre los científicos, pero los propios responsables del experimento pidieron cautela.
Rick Gaitskell, profesor de la Universidad de Brown y portavoz del experimento LZ, destacó la particularidad de la señal, aunque evitó presentarla como una evidencia definitiva de materia oscura.
“Estamos muy intrigados de ver este evento en los datos, en la región donde esperamos que aparezca la materia oscura y donde los fondos competidores son muy bajos”, afirmó Gaitskell.
Sin embargo, el científico fue claro sobre las limitaciones del hallazgo: “Con un solo evento, no queremos adelantarnos. No afirmamos haber visto materia oscura. Pero vimos algo interesante que queremos compartir con la comunidad científica”.
El resultado tampoco alcanza el nivel de certeza que la comunidad científica suele exigir antes de anunciar un descubrimiento. Por eso, será necesario conseguir más información y comprobar si vuelven a aparecer señales similares.
Samuel Eriksen, investigador de la Universidad de Bristol y principal autor del estudio, explicó que que decidieron hacer público el resultado porque, después de analizarlo, no encontraron una explicación dentro de la física conocida. “Eso vale la pena contarlo”, sostuvo.
Qué podría ser la misteriosa señal
Si la señal estuviera relacionada con materia oscura, los científicos tendrían ante sí una pista sobre una clase de partículas que hasta ahora nunca pudo ser observada directamente.
El hallazgo también podría ayudar a estudiar formas más complejas en las que esa materia invisible interactuaría con la materia común. Pero, por el momento, se trata solamente de una posibilidad.
Aaron Manalaysay, físico del Lawrence Berkeley National Laboratory y presidente de la junta institucional de LZ, destacó lo inusual del registro: “Este es el primer ejemplo, en cualquier experimento en el que trabajé, de un evento atípico que parece válido en todos los aspectos”.
Otros experimentos que buscan materia oscura, como PandaX en China y XENONnT en Italia, también podrían aportar información para comprobar qué ocurrió.
La clave estará en los próximos datos. LZ continúa funcionando desde el 1 de abril de 2024 bajo las mismas condiciones de operación. Si nuevos registros similares aparecen, la hipótesis de una señal relacionada con materia oscura podría ganar fuerza. Si no vuelven a detectarse, el extraño evento podría terminar explicado como un fenómeno que todavía no fue identificado.
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